1. 서 론

1.1 연구 배경

현대 제조업에 있어 대량생산을 위한 기술들은 가격경쟁력을 좌우하는 매우 중요한 요소로서 이에 관련하여 많은 연구 및 기술 개발이 수행되고 있다. 대량생산을 위 한 여러 핵심 기술 분야들 중 하나는 금형(Mold)에 의한 대량생산이다. 프레스 장비에 금형을 장착하고 금속 혹 은 사출 재료를 압착하여 성형함으로써, 동일 규격으로 가공 및 제품을 생산하는 방식이다. 금형을 통한 대량생 산은 절삭방식의 가공에 비하여 생산 과정을 단순화시킴 으로써, 가공단가를 낮출 수 있고 대량생산에 있어 품질 관리 측면의 이점을 가진다.

금형을 통한 대량생산은 <Figure 1>과 같은 방식을 통 해 수행된다. 상형 금형(Punch)과 하형 금형(Die)을 제작 한 후, 프레스 장비에 장착하여 재료를 성형하는 방식이다. 이 방식에서 가장 중요한 요소는 대량 생산을 위한 금형을 제작하는 것이다. 상형 및 하형의 금형은 주물(Casting) 상 태의 금속을 가공하여 만들게 되는 데, 최근에는 컴퓨터를 이용하여 3차원 CAD(Computer Aided Design) 모델을 기 반으로 NC(Numerical Control) 가공을 수행하게 된다.

하지만 NC 가공을 통해 제작된 금형은 기계가공 시의 절삭공구, 공작기계의 상태 및 가공방법 등에 따라 CAD 모델에 비하여 다른 가공 결과를 가지게 된다. 또한 가공 효율을 위해 선택한 공구의 직경에 따라 공구의 절삭 흔 적도 남아 있게 된다. 초기 상태의 금형을 그대로 사용하 게 될 시 품질에 문제가 되기 때문에 사상(Grinding)을 통해 금형의 후처리를 하게 된다.

사상이란 <Figure 2>와 같이 가공 물체의 표면을 정밀 다듬질 하는 과정이다. 보통 그라인더 등을 사용하여 표면 의 거칠기를 연삭하여 금형의 형상면을 거울면처럼 깨끗 하고 매끈하게 하는 것을 말한다. 사상 과정을 통해 NC 가 공 이후 금형에 남아있는 절삭 공구의 흔적을 제거할 수 있게 되고 금형의 형상면 및 표면 거칠기 문제를 해결하여 일정한 간극을 확보할 수 있게 된다. 이렇게 사상을 수행 한 금형은 형합(Die spotting) 과정을 통해, 금형을 평가하 게 되고 사상을 반복 수행하거나 생산에 들어가게 된다.

형합이란 <Figure 3>과 같이 제작한 상형 금형과 하형 금형을 프레스 장비에 장착 후 시료를 칠한 상태로 판넬을 성형하여, 성형한 제품의 형상 및 칠해진 시료가 전부분에 골고루 잘 도포 및 분포되었는지의 상태를 확인하는 과정이 다. 이 과정을 통하여 형상이 설계하였던 대로 나왔는지를 확인한다. 또한 성형된 제품에 시료가 칠해지는 것을 통해 상형과 하형 금형의 윤곽도 및 간극을 확인함으로써 사상 및 추가 가공이 필요한 부분을 확인할 수 있게 된다.

지금까지 언급된 대량생산을 위한 금형 제작은 <Figure 4>와 같이 ‘금형설계 → 주물 및 금형제작 → 사상 → 형 합’의 절차를 거치게 되며 이 후에는 양산이 수행되게 된 다. 양산 시의 품질을 확보하기 위하여 금형 제작과정에서 사상과 형합이 수차례 발생하게 되고 많은 시간이 소요된 다. 그리고 사상은 작업자의 경험을 필요로 하는 휴리스틱 한 방법을 통해 개선 작업이 수행된다. 하지만 이로 인해 작업자의 숙련도, 기계가공 설비 및 공장의 조건에 따라서 품질 확보 기간이 달라지게 된다. 결과적으로 일정 지연 및 품질확보 문제가 발생하게 되면서 대량 생산의 가격경 쟁력 하락을 야기하게 되는 것이다.

따라서 기존에 수행되던 휴리스틱한 방법으로 인하여 발생되던 비효율성과 개발소요기간의 낭비 등을 개선하 기 위해서는, 디지털 기술을 접목하여 금형 설계부터 제 작 완료 시까지의 관련정보를 공유하며 가상검증을 통한 문제점을 사전에 예측하는 등 데이터 기반의 정확하고 신속한 금형의 품질확보 방법을 필요로 하게 된다.

1.2 연구 목적

이 연구에서는 CAD(Computer Aided Design), CAM(Computer Aided Manufacturing), CAQ(Computer Aided Quality) 기술을 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) 포맷을 기반으로 금형을 자동측정하고 사상맵을 자동으로 작성하는 시스템을 구축한 후, 데이터 기반의 사상과 형합 을 수행하여 정확하고 신속한 금형을 제작하는 프로세스 를 제안하는 것을 목적으로 한다.

이 기술을 통해 금형 제작에 있어 담당자의 경험과 판 단에 근거해 수차례의 반복작업을 거쳐 수행되던 품질 확보과정에 비하여, 자동측정과 데이터 기반의 사상과 형합을 통해 공수절감과 일정을 단축할 수 있게 된다. 또 한 대량생산의 측면에서도 품질향상에 큰 효과를 가지게 된다.

1.3 연구 방법

이 연구에서 수행한 방법 및 절차는 <Figure 5>와 같 다. 우선 <Figure 5>는 CAD, CAM, CAQ 및 자동측정의 영역으로 구분되어 있으며, 각 영역에서는 동일한 데이터 를 활용할 수 있도록 기능의 통합을 수행하였다. 그리고 금형 기계가공용 NC 데이터 생성, 측정경로 및 측정 프 로그램 작성, 검사성적서 작성, 사상맵 작성 등 작업자에 게 필요한 기능들을 자동으로 수행해주는 시스템을 개발 하였다. 즉, 금형의 품질 확보를 위하여 데이터 기반으로 금형설계부터 사상맵까지 자동으로 수행되는 통합 시스 템을 구성하였다. CAD에서는 금형을 3차원으로 모델링 을 수행 하고, CAM에서는 금형 기계가공을 위해 CAD에 서 모델링한 금형 3차원 CAD 모델을 이용하여 NC 데이 터를 생성한다. CAQ에서는 금형 3차원 CAD 모델을 이 용하여 데이터 교환 표준인 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) 포맷에 맞추어 측정패스를 생성한 후 기계 가공된 금형의 3차원 측정장비인 CMM(Coordinate Measuring Machine)에 맞추어 후처리를 통해 금형 자동측 정 프로그램을 생성한다. 자동측정 프로그램을 통해 금형 의 자동측정이 수행된 이후에는 측정된 데이터를 이용하 여 사용자가 금형의 가공상태와 사상량을 알 수 있도록 자동측정 프로그램의 금형 형상면 측정 포인트와 CAD 모델과의 비교를 통해 금형의 기준값, 측정값, 편차 그리 고 상형과 하형의 틈새 등이 표시된 검사 성적서가 자동 으로 생성되도록 하였다.

그리고 측정 프로그램을 생성한 금형 NC 가공용 3차 원 CAD 모델의 동일 포인트에 검사성적서에서 제공되 는 각 측정포인트들의 편차량을 1,000배 확대하여 CAD 로 선을 그래픽으로 제공하고, 동시에 CAD 모델의 동일 포인트에 편차량을 정량적으로 제공하여 사상 경향치를 한번에 파악할 수 있도록 하는 금형 사상맵이 자동생성 되도록 하였다. 따라서 사상 작업자는 사상맵을 보면서 어느 부위를 얼마만큼 어떻게 사상할지를 판단하여 정확 하고 빠르게 금형의 사상을 수행할 수 있다.

1.4 기존 연구의 고찰 및 문헌 연구

대량생산을 위한 금형의 품질 확보를 위하여 금형 제 작공정이 가질 수 있는 문제들을 해결하려는 여러 연구 가 진행되고 있다. 금형 생산에 있어서 일련의 재가공 작 업이 없이 단 한번의 가공으로 얻어진 결과물을 그대로 사용한다는 것은 일반적으로 거의 불가능하다[2]. 왜냐하 면 가공 시에 발생하는 예측하기 힘든 여러 요소 때문에 가공오차가 발생하기 때문이다. 특히 상형과 하형으로 이루어지는 프레스 금형에 있어서 두 형상의 맞춤 단계 에서 발생하는 오차를 상호 보정하는 작업은 피하기 힘 든 과정이라 할 수 있다. 여기서 말하는 재가공은 NC 공 작기계를 이용한 재가공뿐만 아니라 수사상 작업 등도 포함된다. 이 때 금형의 표면 사상공정은 자동화하기가 어려운 공정으로 알려져 있다. 품질이 확보되는 사상을 수행하기 위해서는 시간, 비용 및 숙련된 수작업이 요구 된다[8]. 그렇기에 금형 생산의 효율성 증대를 위해 사상 공정을 체계화하려는 연구도 활발하게 진행되고 있다[3].

금형 제작에 있어 NC 가공 자체가 가지는 공구 간 섭(Cutter interference)의 문제도 심각한 요소이다. 공구 간섭은 공구가 가공 곡면과 접해 있을 때 공구 접촉점 (Cutter contact point) 이외의 부분에서 공구 곡면과 가공 곡면이 교차됨을 말하는데, 이는 큰 반경의 공구로 가공 할 때 공구가 곡면을 과절삭하는 현상이다. 이는 금형의 곡면 가공에 있어 가장 중요한 문제 중의 하나이다[7]. 이에 관련하여 최적 공구경로의 형성, 최적 공구선정 및 공작기계의 성능향상 등 가공공정에 관하여 성능을 높이 고자 하는 연구가 진행되고 있다[1].

금형이 제작된 이후 품질을 확인하고자 계측을 수행 하게 되는데, 효율적인 계측에 대하여도 연구가 진행되 고 있다. 일반적으로 가공 후 효율적이고 정밀한 금형의 평가를 위하여 보다 정밀한 3차원 측정기를 사용하고 있 다[5]. 하지만 대형 금형의 측정에서 측정 기기의 빈번한 이동 등 여러 시간손실 요인들이 생산성을 크게 저하시 키고 있다. 그렇기에 NC 가공기계를 통해 금형을 가공 시, 공작기계에 설치된 접촉식 센서를 사용하여 공작물 을 측정하고 가공 부위의 형상을 파악하여 계측의 시간 손실 요인을 줄여 효율적으로 금형을 제작하는 과정에 대하여 연구가 진행되고 있다[6]. 그리고 금형 계측 과정 에 대하여 자동적으로 수행하게 함으로써 효율성을 높이 고자 하는 연구 또한 진행되고 있다. 금형의 생산과 제 작, 그리고 계측이 컴퓨터를 통해 수행됨에 따라 이 모든 과정에 해당하는 시스템들을 통합하는 방법에 대하여 연 구가 진행되고 있다[9].

이를 위해서는 여러 종류의 장비간 데이터 교환이 수행 되어야 하므로, 데이터 교환 표준안에 관하여 여러 연구가 진행되어 DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) 가 개발되었다[4].

이와 같이 품질을 확보하면서도 생산 효율을 높일 수 있는 금형 제작을 위하여 금형의 설계, 가공, 측정(검사), 사상, 형합 및 관련 시스템 통합에 이르기까지 많은 연구 가 진행되고 있다.

1.5 본 연구와 기존 연구와의 차이점

본 연구는 금형의 품질 확보를 위하여 CAD 모델과 NC 가공용 모델에서 생성한 측정 패스와 측정 프로그램 그리고 CMM을 통합하여 자동으로 금형의 측정이 수행 되며, 측정 프로그램을 생성한 CAD 모델과의 대조를 통 해 정량적인 사상량 및 기계 가공 경향치를 보여주는 사 상맵을 자동으로 생성해주는 방안을 제시하였다. 이에 관 련하여 기존의 연구와 차이점을 비교할 시 다음과 같다.

금형 자동측정은 크게 계획모듈(측정 경로 및 측정 프 로그램 생성), 측정모듈(측정기 및 제어기), 평가모듈(검 사 성적서 작성 및 측정결과 분석)로 구성된다. 기존의 연 구에서 계획모듈에서는 CAD 데이터를 이용하여 측정경 로 생성 후 측정 프로그램을 생성하기 위해서 CAD 전용 뷰어를 개발하여 활용하거나[2], CAD 시스템에서 설계된 곡면정보를 CAD 전용 포맷인 IGES 파일 형식으로 입력을 받아 곡면 측정 계획을 세웠다[4]. 즉, 계획모듈에서 측정 프로그램을 생성하기 위해서는 별도의 CAD 모델 확보방 안이 필요하였다. 본 연구에서는 DMIS 포맷을 이용하여 데이터를 통합함으로써 이러한 사항을 보완하였다.

측정모듈에서는 측정기마다 측정 제어기가 다르므로, 검사를 하기위한 측정 프로그램의 경우 각 측정 제어기 가 인식할 수 있는 포맷으로 생성해주어야 한다. 즉 기존 의 연구에서는 측정을 위해서 각 측정장비의 제어기에 맞게 프로그램을 작성하여야 했다[4]. 하지만 본 연구에 서는 DMIS 포맷 기반의 데이터를 이용하므로, 각 측정 제어기에 적용할 수 있는 측정 프로그램을 후처리를 통 해 자동으로 생성하도록 구성하여 범용성을 높였다.

그리고 평가모듈의 경우 기존 연구에서 측정 후 상형 과 하형의 검사성적서를 자동으로 생성하고, 상형과 하 형 사이의 틈새(Clearance)에 관련하여서도 성적서를 작 성하고 결과를 분석하였다[2]. 이 연구에서 기존의 연구 에서 사용되었던 평가 모듈의 내용에 검사성적서에서 분 석한 기계가공 편차를 시각적으로 가시화할 수 있도록 자동으로 사상맵을 그려주는 기능을 추가하였다. 측정 프로그램을 만들기 위해 사용하였던 금형의 3차원 CAD 모델에 측정 편차를 측정포인트에 1,000배의 크기의 선 으로 그래픽으로 확대하여 나타내어 3차원 CAD 모델에 보여주었다. 또한 편차량을 표시함으로써 사상담당자가 기계 가공된 금형의 가공경향치와 정량적인 금형 사상량 을 직관적으로 인식할 수 있도록 하였다.

해당 연구는 실제로 장비 및 시스템을 구성하여 차량 의 리어 도어의 금형 생산에 적용시켜 연구의 타당성 및 효과를 검증하였다. 이를 통해 CAD, CAM, CAQ와 같은 컴퓨터기반 엔지니어링의 통합을 수행하는 방안을 제시 하였고, 실제로 금형의 사상과 형합 과정에 들어가는 시 간을 절감하고 생산 효율성을 증대시킬 수 있음을 연구 를 통해 확인하였다.

2. 디지털 설계, 가공, 측정 통합 및 연동

금형의 빠른 품질 확보 및 제작을 위해서는 CAD/CAM/ CAQ 기술의 통합 및 연동을 필요로 한다. 하지만 CAQ 를 위한 계측 기술들이 적용된 설비들은 전통적으로 각 제조사의 소프트웨어 표준 및 프로그래밍 언어로 개발되어 각 기술을 통합 및 연동시켜 사용하는 어려움이 있었다. 이 연구에서는 DMIS라는 데이터 표준을 사용함으로써 이러한 문제점을 보완하였다.

DMIS(Dimensional Measuring Interface Standard) 파일 표준은 1986년에 Advanced Manufacturing International 조 직이 개발한 파일 형식으로서, 명령어를 CAD/CAM 환경 에서 계측 장비인 CMM으로 전송하는 수단을 제공하기 위해 설계되었다. 기본적으로 컴퓨터 시스템과 검사 장비 사이의 검사 데이터의 양방향 통신을 위한 표준이기에 이 를 통해 연동이 어렵고 그래픽 없이 검사 프로그램을 생 성하던 기존의 방식에서 벗어날 수 있게 되었다.

DMIS 표준 기반으로 CAD/CAM과 CMM을 연동 및 통합함으로써 CMM의 형상 및 여러 정보를 컴퓨터로 불 러들여 가상 디지털 제조 환경에서 검사 프로그램을 생성 할 수 있게 되었다. 또한 부품 생산에 앞서 완전한 CMM 및 프로브 기구 시뮬레이션과 프로그램 검증 및 최적화를 가능하게 함으로써 리드 타임을 줄이고 CMM 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서 이 연구에서는 DMIS 표준의 인터페이스를 기 반으로 금형 자동측정과 사상맵이 자동생성 되도록 프로 그램을 개발하였다. 이를 통하여 CMM의 종류에 제한되 지 않고 범용적으로 사용할 수 있도록 하여 여러 생산 환경에 대응할 수 있도록 하였다.

3. 금형 자동측정 및 사상맵을 이용한 금형 제작

이 연구에서는 금형 자동측정 시스템을 개발하여 금 형을 제작하고 품질을 확보하였다. 개발한 금형 자동측 정 시스템은 4가지 기능으로 구성되며 <Figure 6>과 같 다. 첫째는 금형 가공용 NC 프로그램을 생성하기 위한 3 차원 CAD 모델을 기반으로 DMIS 포맷의 측정 프로그 램을 생성하는 기능이다. 둘째는 DMIS 포맷의 측정 프 로그램을 인식하여 측정을 수행하는 것이다. 셋째는 금 형의 자동 측정 후 검사성적서를 자동으로 생성하는 것 이고, 넷째는 측정된 편차를 측정 포인트를 생성한 3차 원 CAD 모델의 동일 포인트에 반영하여 금형 사상맵을 자동으로 생성하는 것이다.

개발한 시스템은 CMM에 적용하게 된다. 이번 연구에 서 사용한 측정모듈의 측정기는 DEA社 델타모델의 스캐 닝 머신을 측정기로 개조하여 사용 하였다. DMIS 포맷을 인식할 수 있도록 측정 소프트웨어와 제어기를 개조하였 으며 Rainshaw社의 PH9 Probe를 사용하였다. 해당 계측 기계의 측정 정밀도는 3.8+3.5L/1,000um이며 프로브의 경 우 0.4um의 위치 정확도를 가지는 모델이다. 계획모듈에 서 측정 프로그램도 DMIS 포맷으로 생성되도록 CATIA 의 CATGEO를 이용하여 측정 프로그램 생성용 모듈을 개발하였다. 그리고 측정경로와 측정 프로그램 생성을 위 한 CAD 데이터는 금형 NC 가공을 위해 이미 모델링 되 어 있는 3차원 CAD 모델을 그대로 활용하였다.

3.1 금형 제작 프로세스에서의 자동측정

일반적으로 금형의 제작 프로세스는 <Figure 4>의 과정 을 거친다. 하지만 이 연구에서는 금형 자동측정 시스템을 개발하여 <Figure 7>과 같은 제작 프로세스를 거쳐 금형의 제작 및 품질 확보 과정을 거치게 된다. 두 과정 모두 공통 적으로 제품의 3차원 CAD 모델을 확보하여 표면(surface) 의 품질을 체크한 후, 설계된 3차원 CAD 모델을 이용하여 금형 기계가공용 NC 데이터를 생성하게 된다. 이 후 생성된 NC 데이터를 이용하여 CNC(Computer Numeric Control) 나 DNC(Direct Numeric Control)를 통해 금형 기계가공을 수행하게 된다.

하지만 이 후 금형 자동측정 시스템을 이용하는 경우 자동 측정, 검사성적서 자동생성 및 기계가공 편차 분석 과 금형 사상맵을 자동으로 생성해주고 이를 기반으로 사상과 형합을 수행하여 품질을 확보한다. 그렇기에 기 존 방식에 비하여 정확하고 신속하게 사상과 형합을 수 행할 수 있게 된다.

3.2 금형 자동측정 경로 생성

CMM을 통해 금형을 측정하기 위해서는 측정 경로를 작성하여야 한다. 이 연구에서는 CATIA의 API(Application Program Interface)인 CATGEO를 이용하여 측정 경로 작 성 기능을 개발하였다. 측정 경로를 작성하기 위하여 실 제 CMM에 장착되어 있는 Rainshaw社 PH9 프로브가 금 형 제작용 NC 데이터를 생성하기 위한 3차원 CAD 모델 상에서 측정 경로를 작성하기 위해 프로브의 틸딩과 로테 이션이 가능하도록 구현하였다. 이는 <Figure 8>과 같다. 또한 대칭되는 경로를 측정하기 위하여 상/하 반전, 좌/우 대칭(Mirroring) 및 회전(Rotating) 기능을 구현하였다.

이를 통해 상형이나 하형중 먼저 한쪽의 측정 경로를 작성하고 이를 반전시켜 상대쪽의 측정 경로를 작성하거 나, 왼쪽이나 오른쪽 중 먼저 한쪽의 측정 경로를 작성하 고 이를 대칭시켜 상대쪽의 측정 경로를 작성하는 등 대 칭인 대상의 측정경로를 작성하게 된다. 또한 금형의 앞 과 뒤가 측정 정반위에 잘못 놓였을 경우, 금형을 옮기지 않고 회전기능으로 측정기의 좌표축을 조정하여 측정을 수행할 수 있도록 하였다.

최종적으로 측정 경로 설정이 완료되면, 후처리를 수 행하여 <Figure 9>와 같은 DMIS 측정 포맷의 자동측정 프로그램을 생성하게 된다.

자동측정 프로그램의 금형 형상면 측정 포인트 좌표값 은 캐드 시스템에서 설정된 좌표계(PCS, Part Coordinate System)에 의해 정의된다. 그리고 측정은 CMM의 좌표계 (MCS, Machine Coordinate System)에 의하여 수행된다. 따 라서 측정 프로그램이 CMM의 좌표값으로 자동으로 확보 되기 위해서는 PCS와 MCS의 관계를 미리 구해야 한다. DMIS에서는 3-2-1 방법을 사용하여 MCS상에서 PCS를 정의하게 된다. 이 연구에서는 금형이 안착되는 측정기의 증반면을 이용하여 3점을 측정하여 평면을 생성 하였고, 금형에 가공되어 있는 홀과 면을 이용하여 2점 측정과 1점 측정으로 라인과 점을 생성하여 기준점을 설정하여 PCS와 MCS를 일치화 시켰다. 이러한 요소를 고려하여 후 처리를 구성하여 자동측정 프로그램이 생성되도록 개발하 였다.

3.3 금형 자동측정 및 검사 성적서 자동작성

생성된 DMIS 측정 포맷 자동측정 프로그램을 기반으 로 CMM을 통해 자동 측정을 수행한다. 이 때 금형 자동 측정을 위해서는 앞서 언급한대로 PCS와 MCS의 좌표축 셋팅이 필요하다. 좌표축 셋팅 후 CMM을 통하여 금형 의 자동 측정이 수행된다.

금형 자동 측정 후 Excel 기반 매크로와 Visual Basic 프로그램에 의해 <Figure 10>과 같이 검사 성적서가 자 동으로 출력된다.

상형 금형과 하형 금형은 대칭을 통해 측정하도록 프 로그램을 생성하였기 때문에 동일한 포인트에서 측정이 이루어지게 된다. 이를 통해 상형과 하형의 틈새를 자동 으로 계산할 수 있게 되고 기준 값과의 편차를 <Figure 11>과 같이 자동으로 계산하여 출력되게 하였다.

3.4 금형 사상 맵 작성

<Figure 11>과 같이 측정 데이터의 분석을 통하여 상 형과 하형의 편차 및 틈새를 분석한 후 이를 기반으로 사상맵이 작성 및 출력 되도록 개발하였다. <Figure 12> 와 같이 금형 제작용 NC 데이터를 생성한 3차원 CAD 모델상의 측정 프로그램을 작성한 동일 포인트에 자동측 정에서 도출된 편차 값을 1,000배 선으로 확대하여 그래 픽으로 보여주고 동시에 CAD상의 측정 포인트에 정량 적인 기계가공 사상량을 중첩하여 나타내었다.

3.5 사상 및 형합 수행

<Figure 13>의 기계가공치 및 사상량 맵을 이용하여 금형 사상을 수행하면 전체 금형에서 전/후 또는 앞/뒤 등의 +, - 편차 등과 사상량을 한 눈에 파악할 수 있어 빠르고 정확하게 사상을 수행하게 된다.

이렇게 사상된 금형은 수치 데이터 기반인 사상 맵에 의해 정량적으로 정확하게 사상된다. 그동안 수차례 반 복된 사상 및 형합을 통해서 품질을 확보하던 방식에 비 하여 신속하고 빠르게 품질을 확보할 수 있다. 또한 자동 화과정을 통해 검사 성적서를 생성하고 데이터를 축적하 여 이후에 생산할 제품금형 제작에 참조 함으로써 생산 성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

3.6 검증

제안한 방식을 차량용 도어 생산을 위한 프레스 금형 에 적용하여 검증을 수행하였다. 프론트 도어의 경우 기 존의 방식대로 금형 제작 및 품질확보를 수행하였으며, 리어 도어의 경우 본 연구에서 제안한 방식으로 금형을 제작 및 품질을 확보하여 비교 검증을 수행하였다.

Rainshaw社의 PH9 프로브를 장착하고, DMIS 포맷 구 동이 가능하도록 개조된 DEA社 델타모델의 CMM을 이 용하여 제안한 방식을 적용하였다. 워크스테이션에서 금 형 가공용 CATIA 3차원 솔리드 모델을 이용하여 자동 측정용 경로와 DMIS 포맷 측정 프로그램을 생성하였다. 이 후 측정용 컴퓨터에서 PCS와 MCS를 일치화 시킨 후 자동측정을 수행시키고, 검사성적서와 사상맵을 자동으 로 생성시켰고 <Figure 12> 및 <Figure 13>과 같은 결과 를 이용하여 사상 및 형합을 진행하였다.

수행결과 측정관련 시간은 기존방식으로 수행한 프론 트 도어와 본 논문의 제안방식으로 수행한 리어 도어의 측정시간을 비교한 결과 85%의 시간 단축 효과가 있었 다. 또한 형합 및 사상에 소요되는 시간은 45% 가량 단 축 되었다.

이 결과를 통해 제안된 방법이 금형의 품질확보에 있 어 휴리스틱한 기존 방식에 비해 개발공수 저감에 큰 효 과가 있음을 검증하였다..

4. 결 론

이 연구에서는 기존의 휴리스틱한 방법으로 수행되고 있던 금형의 품질확보 문제를 ‘금형 설계, 제작, 측정, 성적 서자동출력, 사상맵 자동작성’에 이르기까지 CAD, CAM, CAQ가 연동되어 시스템화 된 총괄 금형 품질보증 방안을 제시하였다.

이에 따른 효과는 다음과 같다.

이번 연구에서는 금형의 자동 측정을 통한 사상맵 생 성과 금형 형합의 품질확보 방안을 연구하였다. 제안한 방식이 적용된다면 금형 생산에 있어서 정량적인 데이터 가 축적되게 된다. 그렇기에 이를 기반으로 금형제작 정 보의 연동관리와 CPS(Cyber Physics System)에 의한 금형 제작 프로세스의 스마트화가 구현된 스마트 팩토리의 구 현이 가능 해지게 될 것이다. 그렇게 되면 금형 제작 에서 발생한 정보를 금형설계에 반영하여 금형제작과정에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 방지 하여 품질확보와 개 발일정 단축에 기여하게 될 것이다. 따라서, CPS기반 금 형설계에서 제작까지의 전 과정의 정보 연동 관리를 통해 설비, 부품, 품질 등 금형제작 전체에 대한 품질확보 최적 화 방안 도출에 관하여 추후 연구를 진행할 예정이다.